JPH07270095A

JPH07270095A - 冷却塔設備

Info

Publication number: JPH07270095A
Application number: JP6061714A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Ando; 一成安藤; Hiromichi Hagiwara; 弘道萩原; Isao Kasahara; 勲笠原
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】４本の棟でなる超高層建物の高い位置に冷却塔
を設置し、棟の間を通り抜ける強風による自然通風式と
送風機による強制通風式とを併用して、超高層建物の空
調設備の省エネルギ化を図る冷却塔設備を提供すること
を目的とする。【構成】独立した４本の棟Ｂが平面十文字型の空間をな
す超高層建物Ａの２７階毎に設置された各スカイプラザ
Ｄの中央部に冷却塔１を各々設置する。冷却塔１は平面
十文字の箱型をなし、４つのルーバは超高層建物Ａの平
面十文字型の空間の外側に向けて取り付けられている。
ルーバ内側には多数の通風孔が開設された複数の充填材
が相互に空隙を設けて配置されている。送風機は、風速
検出部と制御装置とＯＮ−ＯＦＦスイッチとを備え、各
棟Ｂの間を通り抜ける風の強さにより稼働、不稼働とな
り、冷却塔１は自然通風式と強制通風式とを併用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水と空気との接触によ
り冷却水を得る冷却塔設備に係り、特に４本の棟で構成
される超高層建物の高い位置に冷却塔を設置し、棟の間
を通り抜ける強風を利用する自然通風式と、送風機によ
る強制通風式とを併用する冷却塔設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の建物で空気調和用に使用される冷
却塔は、通常、建物の屋上や地面上に設置されており、
近年、次々と建造されている階数が１５階程度以上であ
る超高層建物でも、低層部に設置された冷却塔で得られ
た冷却水を低層機械室の冷凍機に送水し、これを冷水と
して高層部に送水している。

【０００３】ここで、冷却塔内で水と接触させる空気を
塔内に送風する方法としては、自然の風のみによる大気
通風式、塔を非常に高くしてその煙突効果を利用する自
然通風式、送風機を利用する強制通風式等があるが、従
来より強制通風式のものが多く利用されている。この強
制通風式には、さらに、送風機を塔頂部に設置して外気
を塔内に吸い込む吸引式と送風機を塔下部に設置して外
気を塔内に押し込む押込式とがある。また、冷却塔は、
水と空気との流れる方向により、向流型、直交流型また
は複向流型に分類される。そして、前記の超高層建物の
ような大規模建築物では、強制通風式冷却塔の中でも、
特に外気を塔内に水平に取り込み、気流と水との流れが
直角に交差する直交流型が多く利用されている。

【０００４】そこで、一般的な強制通風式直交流冷却塔
の概要を図６及び図７を用いて、以下に説明する。図６
は、前記冷却塔１の概要を説明する従来の冷却塔１の一
部破断正面図である。この冷却塔１は、塔外壁をなすケ
ーシング２、該ケーシング２に取り付けられた２枚のル
ーバ３、その塔頂部に設置された送風機４、ケーシング
２内に並列配置された複数の充填材５、該充填材５の列
の上に備えられた散水装置６、塔底に備えられた水槽７
及び送風機４の下方に設けられた一対のエリミネータ８
でなる。ケーシング２は、冷却塔１の大きさにより木
製、鉄板またはコンクリート等で作られた箱型であり、
その両側面に開口部を有している。

【０００５】ルーバ３は、ケーシング２の両側面に設け
られた開口部にそれぞれ取り付けられており、ケーシン
グ２内を外気が流通するように羽板により構成されてい
る。送風機４は、冷却塔１の塔頂部に設置されており、
ファン４ａと、モータ４ｂと、そのモータ４ｂの回転を
ファン４ａに伝える減速歯車４ｃとを備えている。ま
た、送風機４の上側は空気が流通するようになってい
る。一の充填材５は、特に図７に示すように、プラスチ
ックの薄板を波板形状としたものである。複数の充填材
５は、ルーバ３の内側に、相互に空隙を設けて冷却塔１
の正面側から背面側にかけて該両面と平行となるように
配列されている。そして、２つの充填材５の群の間には
中央部の空間が形成されている。

【０００６】散水装置６は、水を上方より前記充填材５
の列に散水する散水とい６ａと、その散水とい６ａに水
を供給する入口ヘッダ６ｂと、該入口ヘッダ６ｂを通じ
て供給される水の流量を調整する流量調整弁６ｃと、冷
凍機（図示せず）より水を供給する図示していない供給
管とからなる。水槽７は、前述したように、冷却塔１の
塔底に設けられており、冷凍機（図示せず）へと冷却水
を送水する送水管７ａを備えている。また、一対のエリ
ミネータ８は左右対称に設けられており、冷却塔１の両
側面に各々対面し、且つ両エリミネータ８により断面Ｖ
字型をなすように配設されている。

【０００７】この冷却塔１によれば、送風機４を稼働さ
せて、外気を冷却塔１の両側面のルーバ３から塔内に吸
引して、塔内を強制的に通風させる。そして、冷凍機か
ら供給された水を散水装置６により充填材５に散水す
る。このとき、充填材５の間を通過する空気の流れと散
水された水の流れの方向とは直角となる。ここで、散水
された水が充填材５を通るときに、充填材５の水膜及び
散水時の飛沫とこの間を通り抜ける空気との間で熱交換
が行われて、水は冷却される。この冷却された水は水槽
７に貯められ、冷凍機へと送水され、循環使用される。
一方、充填材５の間を通過した空気は、エリミネータ８
により整流されて送風機４の方向へとその流れの向きを
変えられ、送風機４を経て塔外へと抜けていく。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のように超高層建
物の低層部に冷却塔を設置すると、冷水を低層機械室の
冷凍機から高層部に送水しなければならなかった。しか
し、高層棟が高くなるに従って冷水にかかる圧力が高く
なる。そのために、超高層建物においては、送水のため
配管及び機器の耐圧は大きくなり、配管及びコストが高
くなり不経済であった。また、配管が長くなるため、送
水動力も大きくなり、運転費も高くなるデメリットがあ
った。

【０００９】また、通常、超高層建物に利用されている
前述の強制通風式直交流冷却塔の場合は、送風機の動力
費が冷却塔の運転管理費の大部分を占めており、送風機
の動力費の軽減が望まれている。さらに、従来の強制通
風式直交流冷却塔は、空気の取り入れ方向は相対称方向
のみであり、前記充填材はその通風方向と直交する方向
には風が流れない構成となっている。従って、仮に自然
通風を利用しようとしても効率が悪かった。

【００１０】一方、４本の棟が平面十文字型の空間をな
して構成された超高層建物においては、それらの棟の間
を通り抜ける風は、複雑な性状を示す強風となり、突風
により種々の物が飛んで事故を生じたりする等の問題を
引き起こしており、このような強風の緩和が望まれてい
る。本発明は、前記諸問題を解決すべく開発されたもの
であり、超高層建物の間の強風を利用することにより、
省エネルギ化を図る冷却塔設備を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１に
係る冷却塔設備は、４本の棟を有してこれらの間により
平面十文字型の空間をなす超高層建物に設置されて、水
と空気との接触により水を蒸発冷却して冷却水を得る設
備であって、前記超高層建物における高い位置で前記空
間の中央部に設置されることを特徴とするものである。
この冷却塔設備は４つのルーバを備えており、該ルーバ
が前記空間のなす十文字型の空間の外側に個別に向けて
設けられている。さらに、各ルーバの内側には複数の充
填材が相互に空隙を設けて配置され、４つの充填材の群
の間には中央部の空間が形成され、各充填材は多数の通
風孔が開設されていることを特徴とするものである。

【００１２】ここで、充填材としては、塩化ビニル、ポ
リエステル樹脂等のプラスチック、木材、竹、アスベス
ト板、陶管、金属版等が用いられるが、特にプラスチッ
クが好適である。本発明のうち請求項２に係る冷却塔設
備は、前記冷却塔の塔頂部に送風機を設置し、該送風機
は、前記冷却塔の外部に設けられた風速検出部と、該送
風機の作動と不作動を切り替えるＯＮ−ＯＦＦスイッチ
と、前記風速検出部が所定の風速を検出すると前記ＯＮ
−ＯＦＦスイッチの切り替えを行う制御装置とを設けた
ことを特徴とするものである。

【００１３】本発明のうち請求項３に係る冷却塔設備
は、前記充填材は薄板でなり、複数の前記充填材を並列
させて設置したことを特徴とするものである。本発明の
うち請求項４に係る冷却塔設備は、前記薄板を波板形状
としたことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】本発明のうち請求項１に係る冷却塔設備では、
４本の棟により平面十文字型の空間をなす超高層建物の
空間の中央部に冷却塔を設置するので、これらの棟の間
を通り抜ける強風は冷却塔を通過することになる。超高
層建物では常時、より高い位置のほうが強い風が吹いて
いるので、冷却塔を超高層建物の高い位置に設置するこ
とにより、低層部に設置するよりも、より強い風が冷却
塔を通過する。そして、かかる冷却塔の設置位置に対応
して冷凍機も高い位置に用意された機械室に設置され、
冷却塔より送水された水は、超高層建物の高い位置に設
置された冷凍機から高層部に送水される。これにより、
高層棟が高くなっても冷水にかかる圧力は従来に比べて
低くなり、超高層建物であっても、送水のための配管及
び機器の耐圧は小さくなる。送水動力に関しても、配管
が短くなり、運転費は軽減される。

【００１５】また、冷却塔のルーバを４つとし、それら
を超高層建物の十文字型の空間の外側に個別に向けて設
けるので、該ルーバの設置された高さで４本の棟の間を
通過する風は、全てルーバを経て冷却塔内に取り込まれ
る。そして、各ルーバの内側には複数の充填材が相互に
空隙を設けて配置されているので、冷却塔内に取り込ま
れた風は、充填材の間を通り抜ける。そして、４つの充
填材の群の間には中央部の空間が形成されているので、
充填材の間を通り抜ける風は、全て直交流型の気流とな
る。ここで、充填材には多数の通風孔が開設されている
ので、前記風が充填材の通風方向と直交する方向に流れ
ていても、充填材によりその流れを妨げられることはな
い。

【００１６】本発明のうち請求項２に係る冷却塔設備で
は、冷却塔の塔頂部に送風機を設置するので、冷却塔の
通風として強制通風式を採用することが可能となる。こ
こで、該送風機は、冷却塔の外部に設けられた風速検出
部により、複数の棟の間を通過する風の風速を検出す
る。そして、風速検出部の検出値は制御装置に伝達され
る。該制御装置は、その検出値が予め設定された所定の
風速未満の時は、送風機のＯＮ−ＯＦＦスイッチをＯＮ
側にして、該送風機を作動状態とし、冷却塔の通風を強
制通風式とする。また、前記検出値が予め設定された所
定の風速以上となった時は、送風機のＯＮ−ＯＦＦスイ
ッチをＯＦＦ側に切り替えて該送風機を不作動として、
冷却塔の通風を自然通風式とする。

【００１７】本発明のうち請求項３に係る冷却塔設備で
は、充填材は薄板でなり、複数の充填材を並列させて設
置するので、充填材の列の間を通り抜ける風の流れが円
滑になる。本発明のうち請求項４に係る冷却塔設備で
は、薄板を波板形状とするので、水と空気との接触面積
が大きくなり、また接触時間も長くなる。

【００１８】

【実施例】以下に、本発明を図面に示す実施例に基づい
て説明する。図１は、本実施例に係る冷却塔１の設置位
置を説明する超高層建物Ａの概略平面図である。本実施
例の冷却塔１を設置する超高層建物Ａは、独立して建っ
ている４本の棟Ｂを有しており、各棟Ｂの間により平面
十文字型の空間が設けらている。各棟Ｂは、最高高さ７
００ｍに達する超高層建造物であり、９階ごとに各棟Ｂ
の間を連絡する渡り廊下となるスカイウェイＣが設置さ
れ、２７階ごとに全棟Ｂを結ぶ広場であるスカイプラザ
Ｄが設置されている。但し、図１では最上階のスカイプ
ラザＤは省略している。そして、各棟Ｂは、その他の階
では完全に独立しており、各棟Ｂの間を四方向から自然
風が通り抜ける（図中の矢印参照）。そして、冷却塔１
は、各スカイプラザＤの床下に吊るす様にして各棟Ｂに
挟まれた位置に設置されている。なお、冷却塔１を設置
する階は、超高層建物Ａの高い位置であれば、本実施例
にとらわれる必要はことなく、種々の階に、種々の態様
で設置することができる。

【００１９】次に、本実施例の冷却塔１の設備を図２〜
図５を用いて説明する。本実施例の冷却塔１は、平面十
文字型の箱型をなし、その外壁部にはケーシング２が設
けられている。そして、ケーシング２の各棟Ｂの間に向
かう位置には開口部が設けられており、各開口部にはル
ーバ３が取り付けられている。このルーバ３は羽板でな
り、４つのルーバ３は各棟Ｂによる平面十文字型の空間
の外側に個別に向くようにそれぞれ取り付けられてい
る。

【００２０】そして、冷却塔１の中央部の塔頂部には送
風機４が設置されている。この送風機４は公知の構造の
ものと同様にファン４ａと図示しないモータや減速歯車
等の稼働装置により冷却塔１の上方へと空気を流通させ
るものであるが、本実施例では、さらに、ＯＮ−ＯＦＦ
スイッチ４ｃと風速検出部４ｄと制御装置４ｅとを備え
ている。風速検出部４ｄは、冷却塔の外部上側であっ
て、各ルーバ３に対応した方向にそれぞれ設けられてい
る。制御装置４ｅは各風速検出部４ｄの検出した値が送
信されるように配管されており、送風機４の稼働部に設
けられているＯＮ−ＯＦＦスイッチ４ｃに配管されてい
る。

【００２１】前記の各ルーバ３の内側には、複数の充填
材５が、その長さ方向と各ルーバ３の高さ方向とが直角
となり、並列する各充填材５の間に所定の空隙が設けら
れて配列されて群をなしている。但し、４つの充填材の
群の間には、中央部の空間が形成されている。これらの
充填材５は、プラスチックの薄板を波板形状としたもの
であり、多数の通風孔５ａが開設されている。そして、
充填材５の各群のすぐ上方には、図示を省略している入
口ヘッダや流量調整弁を備えた従来同様の散水装置６が
それぞれ配設されている。冷却塔１の塔底には、冷却塔
１と同階に設置された冷凍機（図示せず）へと冷却水を
送水する送水管７ａを備えた水槽７が設けられている。

【００２２】なお、冷却塔内は、その通風状況に合わせ
て、従来の冷却塔と同様のエリミネータを適宜、設置し
ても良い。この冷却塔１によれば、前記した従来の冷却
塔の場合と同様に、直交流型の冷却塔１となり、散水装
置６より散水された水と空気との接触により冷却水が得
られて、水槽７内に貯められる。さらに、本実施例の冷
却塔１では、各棟Ｂの間を強風が通り抜けているときに
は、風速検出部４ｄより制御装置４ｅに送信される検出
値は、予め設定された所定値以上となり、制御装置４ｅ
はＯＮ−ＯＦＦスイッチ４ｃをＯＦＦ側に切り替える。
従って、送風機４は稼働せず、冷却塔１の通風方式は、
特に図４に示すように自然通風式となり、前記強風を冷
却塔１内で水の冷却に利用することができる。これによ
り、超高層建物Ａにおける空調設備機器の運転管理費は
削減される。なお、外気温度が低下する冬季等では、冷
却塔１内の蒸発冷却により得られた冷却水を冷水として
利用することも可能である。

【００２３】また、各棟Ｂの間を通り抜ける風が弱いと
きには、風速検出部４ｄより制御装置４ｅに送信される
検出値は、予め設定された所定値未満となり、制御装置
４ｅはＯＮ−ＯＦＦスイッチ４ｃをＯＮ側に切り替え
る。これにより、送風機４は稼働して、冷却塔１の通風
方式は、特に図５に示すように強制通風式となる。従っ
て、各棟Ｂの間を通り抜ける風が弱いときにも、超高層
建物Ａにおける空気調整を十分に行なうことができる。
ここで、風速検出部４ｄは各棟Ｂの間、つまり冷却塔１
を通る全ての風速を検出できる位置に配設されているの
で、前記強風を効率良く感知して、送風機４の稼働、不
稼働を切り替えることができる。

【００２４】また、各棟Ｂの間を通り抜ける強風を利用
する場合は、冷却塔１内に取り込まれた風が充填材５の
通風方向と直交する方向にも流れる可能性があるが、そ
の方向に流れる風であっても充填材５に開設された通風
孔５ａを通って各充填材５の間を通り抜けるので、冷却
塔１内を通る風として利用することができる。また、自
然通風式と強制通風式とのいずれを採用している場合で
も、２７階ごとに配設された冷却塔１から冷凍機を経
て、各棟Ｂの各階に冷水を送水するので、送水用の配管
及び機器の耐圧は小さくなり超高層建物Ａの空調設備の
低廉化を図ることができる。

【００２５】なお、本発明は、前記実施例にとらわれる
ことなく、種々の態様で実施することができるのは勿論
である。

【００２６】

【発明の効果】本発明のうち請求項１に係る冷却塔設備
によれば、４本の棟により平面十文字型の空間をなす超
高層建物の高い位置で、冷却塔を該空間の中央部に設置
する構成としたので、超高層建物を通り抜ける強風を冷
却塔で利用することが可能となり、さらに、冷凍機から
冷水を各層に送水するための配管及び機器の耐圧を小さ
くすることができる。そして、超高層建物を通り抜ける
強風を緩和することができるのみならず、超高層建物の
空調設備機器の運転を経済的に行うことも可能となる。

【００２７】また、冷却塔をその設置高さで４本の棟の
間を通過する風を全て直交流型となるように冷却塔内に
取り込む構成とし、充填材に通風孔を設けたので、前記
強風は充填材の通風方向と直交する方向にも流れるよう
になり、前記強風を自然通風として利用する場合に、そ
の利用効率を上げることができる。本発明のうち請求項
２に係る冷却塔設備によれば、冷却塔の通風方式を、超
高層建物を通り抜ける風の強さにより、自動的に強制通
風式または自然通風式に切り替える構成としたので、超
高層建物のまわりに発生する強風を有効に利用して省エ
ネルギ化を可能とし、冷却動力を削減することにより送
風機の動力費を軽減し、超高層建物の空調設備の運転管
理費を低廉化することができる。

【００２８】本発明のうち請求項３に係る冷却塔設備に
よれば、薄板でなる複数の充填材を並列配設する構成と
したので、塔内の通風効率を向上させて、さらに省エネ
ルギ化を図ることができる。本発明のうち請求項４に係
る冷却塔設備によれば、充填材を波板形状の薄板とする
構成としたので、冷却効率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る冷却塔設備を設置する超高層建
物の平面概略図である。

【図２】前記冷却塔設備の概略を示す断面平面図であ
る。

【図３】前記冷却塔設備で利用する充填材の斜視図であ
る。

【図４】前記冷却塔設備が自然通風式であるときの状態
を示す説明図である。

【図５】前記冷却塔設備が強制通風式であるときの状態
を示す説明図である。

【図６】従来の冷却塔設備の一部破断正面図である。

【図７】従来の冷却塔設備で利用する充填材の斜視図で
ある。

【符号の説明】

Ａ超高層建物Ｂ棟１冷却塔３ルーバ４送風機４ｃＯＮ−ＯＦＦスイッチ４ｄ風速検出部４ｅ制御装置５充填材５ａ通風孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】４本の棟を有してこれらの間により平面
十文字型の空間をなす超高層建物に設置されて、水と空
気との接触により水を蒸発冷却して冷却水を得る設備で
あって、前記超高層建物における高い位置で前記空間の
中央部に設置され、４つのルーバが前記空間のなす十文
字型の空間の外側に個別に向けて設けられており、各ル
ーバの内側には複数の充填材が相互に空隙を設けて配置
され、４つの充填材の群の間には中央部の空間が形成さ
れ、前記充填材は多数の通風孔が開設されたことを特徴
とする冷却塔設備。
【請求項２】前記冷却塔の塔頂部に送風機を設置し、
該送風機は、前記冷却塔の外部に設けられた風速検出部
と、該送風機の作動と不作動を切り替えるＯＮ−ＯＦＦ
スイッチと、前記風速検出部が所定の風速を検出すると
前記ＯＮ−ＯＦＦスイッチの切り替えを行う制御装置と
を設けたことを特徴とする請求項１に記載の冷却塔設
備。
【請求項３】前記充填材は薄板でなり、複数の前記充
填材を並列させて設置したことを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の冷却塔設備。
【請求項４】前記薄板を波板形状としたことを特徴と
する請求項３に記載の冷却塔設備。